微型计算机基础知识
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微型计算机系统基础知识1,微型计算机采用的是冯•诺依曼体系结构,其硬件系统由运算器、控制器、存储器、输入设备和______五部分组成。
键盘、鼠标器,显示器、打印机,输出设备,系统总线答案(3)2,在微型计算机中,其核心部件中央处理器CPU,被称之为______。
关键部件,主要部件,必备部件,微处理器MPU(Micro Processing Unit) 答案(4)3,微处理器把运算器和______集成在一块很小的硅片上,是一个独立的部件。
控制器,内存储器,输入设备,输出设备答案(1)4,微型计算机的基本构成有两个特点:一是采用微处理器,二是采用______。
键盘和鼠标器作为输入设备,显示器和打印机作为输出设备,ROM和RAM作为主存储器,总线系统答案(4)5,根据微型计算机硬件构成的特点,可以将其硬件系统具体化为由微处理器、内存储器、接口电路、I/O设备和______组成。
键盘、鼠标器,显示器、打印机,外围设备,总线系统答案(4)6,在微型计算机系统组成中,我们把微处理器CPU、只读存储器ROM和随机存储器RAM三部分统称为______。
硬件系统,硬件核心模块,微机系统,主机答案(4)7,微型计算机使用的主要逻辑部件是______。
电子管,晶体管,固体组件,大规模和超大规模集成电路答案(4)8,在微型计算机中,通常把输入/输出设备,统称为______。
CPU,存储器,操作系统,外部设备答案(4)9,下面是关于微型计算机总线的描述,正确的有______。
总线系统由系统总线、地址总线、数据总线和控制总线组成,总线系统由接口总线、地址总线、数据总线和控制总线组成,系统总线由地址总线、数据总线和控制总线组成,地址总线、数据总线和控制总线的英文缩写分别为DB、AB,CB 答案(3)10,微型计算机的系统总线是CPU与其它部件之间传送______信息的公共通道。
输入、输出、运算,输入、输出、控制,程序、数据、运算,数据、地址、控制答案(4)11,CPU与其它部件之间传送数据是通过______实现的。
第一章微型计算机基础知识第一章微型计算机基础知识第一章微机基础知识1.1计算机中的数和编码1.1.1计算机中的数制计算机最初是作为一种计算工具出现的,所以它最基本的功能是处理和处理对数。
数字由机器中设备的物理状态表示。
具有两种不同稳定状态和相互转换的设备可用于表示1位二进制数。
二进制数具有操作简单、物理实现方便、节省设备等优点。
因此,目前,几乎所有的二进制数都用计算机来表示。
然而,二进制数太长,无法写入,不容易阅读和记忆;此外,目前大多数微机是8位、16位或32位,是4的整数倍,4位二进制数是1位十六进制数;因此,在微型计算机中,二进制数被缩写为十六进制数。
十六进制数使用16个数字,例如0~9和a~F来表示十进制数0~15。
8位二进制数由2位十六进制数表示,16位二进制数由4位十六进制数表示。
这便于书写、阅读和记忆。
然而,十进制数是最常见和最常用的。
因此,我们应该熟练掌握十进制数、二进制数和十六进制数之间的转换。
表1-1列出了它们之间的关系。
表1-1十进制数、二进制数及十六进制数对照表十进制二进制十六进制012345678910111213141500000001001000110100010101100111100010011010101111001101 111011110123456789abcdef为了区别十进制数、二进制数及十六进制数3种数制,可在数的右下角注明数制,或者在数的后面加一字母。
如b(binary)表示二进制数制;d(decimal)或不带字母表示十进制数制;h(hexadecimal)表示十六进制数制。
1.二进制数和十六进制数之间的转换根据表1-1所示的对应关系即可实现它们之间的转换。
二进制整数被转换成十六进制数。
方法是将二进制数从右(最低位)到左分组:每4位为一组。
如果最后一组少于4位,则在其左侧加0以形成一个4位组。
每组由一位十六进制数表示。
例如:1111111000111b→1111111000111b→0001111111000111b=1fc7h要将十六进制数转换为二进制数,只需使用4位二进制数而不是1位十六进制数。
微型计算机系统基础知识微型计算机简称“微型机”、“微机”,由于其具备人脑的某些功能,所以也称其为“微电脑”。
微型计算机是由大规模集成电路组成的、体积较小的电子计算机。
它是以微处理器为基础,配以内存储器及输入输出(I/0)接口电路和相应的辅助电路而构成的裸机。
微型计算机的特点是体积小、灵活性大、价格便宜、使用方便。
把微型计算机集成在一个芯片上即构成单片微型计算机(Single Chip Microcomputer)。
由微型计算机配以相应的外围设备(如打印机)及其他专用电路、电源、面板、机架以及足够的软件构成的系统叫做微型计算机系统(Microcomputer System)(即通常说的电脑)。
一个完整的微型计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分。
硬件系统由运算器、控制器、存储器(含内存、外存和缓存)、各种输入输出设备组成,采用“ 指令驱动”方式工作。
软件系统可分为系统软件和应用软件。
系统软件是指管理、监控和维护计算机资源(包括硬件和软件)的软件。
它主要包括:操作系统、各种语言处理程序、数据库管理系统以及各种工具软件等。
其中操作系统是系统软件的核心,用户只有通过操作系统才能完成对计算机的各种操作。
应用软件是为某种应用目的而编制的计算机程序,如文字处理软件、图形图像处理软件、网络通信软件、财务管理软件、CAD软件、各种程序包等。
20世纪70年代以来,随着大规模和超大规模集成电路的发展,微型计算机性能不断提高,价格不断降低,软件也不断推陈出新。
多媒体技术和网络技术的产生和发展,使微型计算机不仅能处理数据、文字、图形,还可以处理音频、视频、动画,在Internet上浏览信息,发送/接收电子邮件等,因此微型计算机的应用越来越广泛。
本章将重点介绍微型计算机系统的基础知识。
2.1 微型计算机的硬件系统随着半导体集成电路的集成度的不断提高,微型计算机的硬件发展越来越快。
其发展规律遵循“摩尔定律”,即每18个月,其集成度提高一倍、速度提高一倍、价格降低一半。
微型计算机的基础知识微型计算机是指体积较小、功能较强大的计算机系统。
它是现代社会中必不可少的工具,被广泛应用于个人和办公环境中。
了解微型计算机的基础知识对于每个人都至关重要。
本文将介绍微型计算机的构成、操作系统、常见的硬件设备以及互联网的相关概念,帮助读者对微型计算机有更全面的了解。
1. 微型计算机的构成微型计算机主要由以下几个核心组件组成:1.1 中央处理器(CPU):是计算机的大脑,负责执行指令和控制计算机的各个部件。
1.2 内存(RAM):用于存储临时数据和正在运行的程序。
1.3 存储器(硬盘、固态硬盘或闪存):用于永久存储数据和程序。
1.4 显示器:用于显示计算机处理的图像和文字。
1.5 键盘和鼠标:用于输入指令和操作计算机。
1.6 声卡和扬声器:用于播放音频。
1.7 网卡:用于连接互联网。
2. 操作系统操作系统是微型计算机的核心软件,负责管理计算机的硬件和软件资源。
常见的操作系统包括Windows、macOS和Linux。
操作系统的功能包括:2.1 提供用户界面,使用户能够与计算机交互。
2.2 管理计算机的文件系统,负责文件的创建、存储和删除。
2.3 管理计算机的内存,分配和释放内存资源。
2.4 调度和管理计算机的进程,确保各个程序能够按照一定的规则共享计算机资源。
2.5 提供网络连接,使计算机能够与其他计算机进行通信。
3. 常见的硬件设备3.1 打印机:用于将计算机中的数据打印成纸质文件。
3.2 扫描仪:用于将纸质文件转换为数字形式以便计算机处理。
3.3 摄像头:用于拍摄照片和视频。
3.4 音箱:用于增强计算机的音频输出效果。
3.5 显卡:用于显示计算机图像和视频内容。
3.6 网络设备:包括调制解调器、路由器和交换机等,用于连接计算机到互联网或局域网。
4. 互联网和相关概念互联网是由全球各地的计算机网络相互连接而成的庞大网络。
它改变了人们的生活和工作方式,并成为信息获取和交流的重要工具。
微型计算机基础知识微型计算机,简称微机,我们通常又称为电脑。
它是现代计算机枝术发展的产物,它的设计汲取了大、中、小型机中所采用的先进技术,使用功能强大、性能优良的微处理器作为其核心部件。
它的主要部件都是大规模集成电路芯片和先进的输入输出电子设备,同其它各类计算机相比,微机体积小、重量轻、功耗低,并且现代微机系统产品都趋于标准化、模块化,这样,可以根据实际需求方便、灵活地组成各种不同的系统,可以通过自诊断、在线检测等现代化手段,及时地发现系统故障,因而适应性强,对环境要求较低,组装、维修方便。
微机组装和维修维护是从事计算机操作和应用以及电脑爱好者应该具备的知识,在我们日常使用微机的过程,总会出现这样那样的问题,这些问题多半与微机硬件配置及相关驱动软件设置有关,而少有硬件损坏或软件错误,因此了解和掌握微机硬件的工作原理,学习相关软件的设置是十分必要的。
一微机的发展状况计算机是二十世纪中叶诞生的,被称为人类最重要的发明之一。
半个世纪以来,计算机及相关技术取得了惊人的发展,是二十世纪发展最为迅速,应用最为广泛,普及程度最高的一种科学技术。
早期计算机使用的元器件是电子管(真空管),晶体管,因而体积非常庞大。
自二十世纪70年代开始,采用了集成电路技术,并且把计算机各部件按功能分类,相关部件集成在一块芯片上(例如微处理器),或一块电路板上(例如主板、显示卡、网卡等),这样,计算机的功能越来越强,速度越来越高,体积急剧减少,而成本也急剧下降,同时也便于进行组装和维修维护。
对于计算机硬件高速发展状况,有个著名的摩尔(Moore)定律,它是这样描述的:集成电路的复杂性(性能)大约每隔18个月提高一倍,成本则下降一半。
例如,1990年到1996年的6年中,每块芯片上的晶体管数量增加了16倍,电路速度的增长也超过了4倍,磁盘的密度每年以大约60%的速度提高。
估计这个定律在今后若干年左右仍可适用。
最早的微型计算机诞生于70年代,而现在市场上的主流产品是PC系列微型计算机,它起源于美国IBM公司1981年推出的IBM-PC机,由于IBM公司在计算机领域所占有的强大地位,它的PC机一经推出,世界各公司纷纷向其靠拢。
第一章微型计算机基础知识第一章微型计算机基础知识§1-11-1.1微型计算机微型计算机的组成微型计算机是大规模集成电路发展的产物,自1971年微型计算机问世以来,经过近30年的发展,它的应用范围之广,已达到了惊人的地步。
计算机除在科学计算领域中大显身手外,还在大到航天技术、人造地球卫星,小到家用电器等控制领域中大显神威,可以讲,计算机在现代社会中已是无孔不入。
而在不同领域和不同场合使用的计算机,其组成的形式和外观差异是很大的,如人们通常所见的微型计算机,由主机箱、键盘和显示器等组成,有的还配有打印机等。
也有一些计算机系统的组成与上述组成差别较大,如微电脑控制的家用洗衣机上的计算机,与洗衣机组成一体,没有通常所见的主机箱、键盘和显示器等,但在洗衣机上有塑料薄膜按键用于操作和选择工作状态,用发光二极管的亮灭来指示洗衣机的工作状态,这也是一种形式的计算机系统。
但是,不管计算机系统的形式和外观如何变化,计算机的基本组成结构还是有一定的模式,可以分为五大部分,如图1-1所示,其中最关键的一大部分就是运算器和控制器,它们组成中央处理单元CPU,从广义的角度来讲,只要具有中央处理单元CPU,其他部分不论如何组合,都可认为这就构成了计算机。
1.运算器运算器是计算机对各种代码信息进行处理的主要部件,这好比是人的大脑。
运算器对各种二进制数据进行运算、逻辑判别最后得出结果。
运算器由算术逻辑单元、寄存器、加法器以及一些控制电路等组成。
1-1 总线BUS 输入设备输出设备运算器存储器输入指令输出指令操作指令存取指令控制器图1-1 微型计算机的组成第一章微型计算机基础知识2.控制器控制器是计算机的总指挥部,由控制器发出控制指令,实现计算机各部分之间的有机联系,使计算机各部分能协调一致地工作。
控制器如同马路上的交通警察,控制器由时序电路和一些逻辑电路构成。
3.存储器计算机的存储器分为内存储器和外存储器二部分。
存储器是用于存放计算机程序、计算机参数设置、原始数据、中间结果或最终结果的部件。
微型计算机基础知识微型计算机,简称微机,我们通常又称为电脑。
它是现代计算机枝术发展的产物,它的设计汲取了大、中、小型机中所采用的先进技术,使用功能强大、性能优良的微处理器作为其核心部件。
它的主要部件都是大规模集成电路芯片和先进的输入输出电子设备,同其它各类计算机相比,微机体积小、重量轻、功耗低,并且现代微机系统产品都趋于标准化、模块化,这样,可以根据实际需求方便、灵活地组成各种不同的系统,可以通过自诊断、在线检测等现代化手段,及时地发现系统故障,因而适应性强,对环境要求较低,组装、维修方便。
微机组装和维修维护是从事计算机操作和应用以及电脑爱好者应该具备的知识,在我们日常使用微机的过程,总会出现这样那样的问题,这些问题多半与微机硬件配置及相关驱动软件设置有关,而少有硬件损坏或软件错误,因此了解和掌握微机硬件的工作原理,学习相关软件的设置是十分必要的。
一微机的发展状况计算机是二十世纪中叶诞生的,被称为人类最重要的发明之一。
半个世纪以来,计算机及相关技术取得了惊人的发展,是二十世纪发展最为迅速,应用最为广泛,普及程度最高的一种科学技术。
早期计算机使用的元器件是电子管(真空管),晶体管,因而体积非常庞大。
自二十世纪70年代开始,采用了集成电路技术,并且把计算机各部件按功能分类,相关部件集成在一块芯片上(例如微处理器),或一块电路板上(例如主板、显示卡、网卡等),这样,计算机的功能越来越强,速度越来越高,体积急剧减少,而成本也急剧下降,同时也便于进行组装和维修维护。
对于计算机硬件高速发展状况,有个著名的摩尔(Moore)定律,它是这样描述的:集成电路的复杂性(性能)大约每隔18个月提高一倍,成本则下降一半。
例如,1990年到1996年的6年中,每块芯片上的晶体管数量增加了16倍,电路速度的增长也超过了4倍,磁盘的密度每年以大约60%的速度提高。
估计这个定律在今后若干年左右仍可适用。
最早的微型计算机诞生于70年代,而现在市场上的主流产品是PC系列微型计算机,它起源于美国IBM公司1981年推出的IBM-PC机,由于IBM公司在计算机领域所占有的强大地位,它的PC机一经推出,世界各公司纷纷向其靠拢。
同时,由于PC机采用了“开放式体系结构”,且公开了其技术资料,因此各计算机公司先后为PC机推出了各种版本的系统软件,丰富多样的应用软件,以及种类繁多的硬件配套产品。
同时,一些公司还先后竟相推出与IBM系列PC机兼容的各种PC兼容。
IBM 公司的举措促进了兼容机的发展和微机的规模生产,由于微型计算机领域的发展极其迅速,竞争激烈,形成各家兼容机生产公司各领风骚的局面,使IBM公司渐渐淡出了PC 机市场,而涌现了各种兼容机的品牌,比较著名的有AST、COMPAQ、HP、DELL等,国内的有宏基、联想、清华同方等,同时不那么有名的品牌机可以说是遍地开花。
由于PC 机采用了模块化的板卡插接件,业内各种标准统一,因而又为广大个人爱好者自己装机和维护升级提供了极大的方便,促使自己动手装机(英文简称DIY,同时自己装机者称为DIYer)的市场无比繁荣。
微型计算机的核心部件是微处理器,也称为中央处理器(英文简称CPU)。
1971年美国Intel公司成功地把算术运算器和逻辑控制电路集成在一起,发明了世界上第一片4位微处理器芯片(Intel 4004),它包括寄存器、算术逻辑部件、控制部件、时钟发生器、内部总线等。
同年,第一台使用4004芯片的微型计算机(MCS-4 系统)宣告诞生。
当年的IBM-PC机也是采用了Intel公司的8088微处理器,以后Intel公司又陆续推出了80286,80386,80486微处理器芯片,与此同时,AMD公司和Cyrix 等公司也生产了Intel80x86系列的兼容产品而成为Intel公司的主要竞争对手。
兼容微处理器产品以更高的性能价格比赢得了一定的市场份额。
我们目前所说的兼容机更多地是指其CPU采用的是非Intel公司生产的而与之相兼容的微处理器。
1993年,Intel公司推出了替换80486的产品,没有沿袭以往的命名方法叫80586,而是称为Pentium微处理器(中文名为奔腾),并且其下一代产品随之而被称为Pentium II(奔腾二代,简称P2)、Pentium III(奔腾三代,简称P3)和Pentium IV(奔腾四代,简称P4)。
同时,Intel公司为了同竞争对手抢占市场份额,对各代奔腾处理器经过一定简化(去掉某些不常用部件,性能在某特定运行时会有一定降低,但价格大大降低)而推出了Celeron处理器(中文名为赛扬),Celeron是Pentium II的简化,Celeron II是Pentium III的简化,而Pentium IV的简化就叫Pentium IV Celeron。
同样,兼容的微处理器厂商也不沿用x86命名的习惯(如AMD386,AMD486,AMDK5,Cyrix486,6x86等),而重新命名了新的产品,如K6-2,K7,Thunderbird(雷鸟系列),Duron(毒龙系列),Cyrix III。
一般来说,某一代微处理器都有不同主频系列型号,如P4 1.4/1.5/1.6/1.7/1.8/1.9/2.0GHz,主频越高,意味着微处理器速度越快,性能越好,但这不是衡量微处理器的唯一指标,如P4 Celeron 1.7GHz在很多方面就不如P4 1.5GHz 的性能好。
目前微处理器的主频已高达3.2GHz。
由于微型计算机价格低廉,用途广泛,在政府管理、军事、工业、商业、教育、科研以及服务业等已达到了“无处不在”的地步。
特别是连入了因特网后,使人们与世界的联系、交流方式发生了根本性的变革,人们会越来越多的使用微机,而能否透彻地了解微机,熟练地组装、操作和维护维修微机,是一个人掌握计算机水平的重要标志。
二微机的分类微机分类的方式很多,按常见的综合方式分类,可以分为以下几类:1.单片机和单板机(1)单片机利用大规模集成电路工艺将微型机的三大组成部分(CPU、内存和I/O 接口电路)集成在一片硅片上,这就是单片机。
目前4位机多做成单片机,8位机有单片和多片之分*使用简单的开发装置可以对它进行在线开发。
单片机在工业过程控制、智能化仪器仪表和家用电器中得到广泛的应用。
(2)单板机若将微型机的CPU、内存、I/O接口电路多个芯片安装在一块印制电路板上就组成了单板机。
单板机结构简单,价格低廉,性能较好,经过开发后,可用于过程控制、各种仪器仪表、机器的单机控制、数据处理等,且普遍用作学习“微型机原理”的实验机型。
2.个人台式微机个人台式计算机(desktop)成为目前微型计算机(或个人计算机)的通称。
按其CPU的种类,包括Intel系列(及其兼容处理器系列)、Motorola系列(PowerPc)、RISC处理器系列。
台式计算机适应性强,配套软件众多,涵盖各种应用领域且对环境要求较低,得到了极广泛的应用。
另外,由于台式计算机各部件设计都很标准化和模块化,市场上很易购买,因此自己组装很方便。
3.服务器服务器是在多机环境,即网络环境中,存放共享资源及提供运算能力的计算机。
这类微机要求运算能力强,存储容量大,处理输入输出数据的速度快,专用服务器一般对内部的总线结构和接口控制有专门的设计,高档的服务器还采用了多CPU、磁盘阵列及热拔插等技术,因此服务器一般都是品牌机,价格昂贵。
4.便携式微机便携式微机是一种体积极小、重量极轻,但功能很强的便携式微型机。
从便携式微机又衍生出膝上微型机(又称为笔记本计算机)和掌上微型机(又称为个人数字助手(PDA)、掌上电脑)。
便携式计算机的特点是:可移动性、轻便和可携带。
三微机的档次微机的核心部件是中央处理器(CPU),各种档次的微机即是以其CPU的不同档次来划分的,也就是说CPU是各种档次的微机的代名词,CPU的性能基本上就反映出一台微机的的性能。
目前市场主流微机是属于PC系列的个人微机,都采用了Intel 公司的系列微处理器或其他公司生产的兼容微处理器作为CPU,因此CPU芯片发展了多少代,对应地微机就产生了多少代,例如有PC/XT机、PC/A T机、386系列机、486系列机、奔腾系列机、奔腾二代系列机、奔腾三代系列机、奔腾四代系列机,参见表1-1。
表1-1 微机的档次虽然微机所采用的CPU的不同决定了它的档次,但其综合性能在很大程度上取决于系统的其他配置。
其中最重要的配置包括内存的容量,外存储器的种类、容量和速度,显示系统的类型和速度等。
相同档次的微机,由于配置不同,性能也不相同,价格也会有很大差异。
1.2.3 微机的性能指标微机系统的性能通常用以下主要技术指标来评价:●字长:这是由CPU决定的。
计算机可以把复杂的问题分解成多个简单的情况来逐步完成(如把表示较复杂的数据分成多段简单的数据,把过程较复杂的操作分成一系列简单的操作),字长就是计算机每一次能直接处理的二进制数据的位数,一般一台计算机的字长取决于它的通用寄存器、内存储器、算术逻辑单元(ALU)的位数和数据总线的宽度。
字长越长,一个字所能表示的数据精度就越高;在完成同样精度的运算时,数据处理速度越高。
●主频:是指计算机的时钟频率,单位一般用MHz(百万次/秒)。
主频在很大程度上决定了计算机的运算速度,主频越高,运算速度越快。
如现在微机的主频已达3.2GMHz。
●运算速度:是指每秒钟能执行多少条指令,单位一般用MIPS(百万条/秒)。
由于执行不同指令所需的时间不同,因而有不同的计算运算速度的方法。
可以用各条指令的统计平均方法来计算运算速度;也可以用执行时间最短的指令来计算运算速度;还可以直接给出每条指令的执行时间来计算运算速度。
●内存容量:是指内存中能存储信息的总字节数。
内存容量的大小反映了计算机的信息处理能力,容量越大,能力越强。
●存取周期:存储器进行一次完整的读/写操作所需的时间,也就是存储器连续两次读(或写)所需的最短时间间隔。
存取周期越短,则存取速度越快,直接影响运算速度越快。
如DDR内存比SDRAM、EDO等内存快,而Cache(高速缓存)又比一般内存快得多。
●外存容量及速度:计算机的所有文件(包括程序,数据及文本)都保存在外部存储器中,如硬盘,软盘及光盘等。
外存容量要比内存大得多且在关机后会永久保存,由于一般外存都带有机电装置,因此存取速度比内存慢的多。
●系统的兼容性、可靠性和可维护性,以及外围设备扩展能力:这主要指计算机系统配接各种外围设备的可能性、灵活性和适应性。
一台计算机允许配接多少外围设备,对于系统接口和软件研制都有重大影响。
在微型机系统中,打印机型号、显示屏幕分辨率、外存储器容量等,都是外围设备配置中需要考虑的问题。
●软件的配备:软件是计算机系统必不可少的重要组成部分,它配置是否齐全,直接关系到计算机性能的好坏和效率的高低。